JCI:香港科技大学刘振团队揭开RPGR相关PCD的“基因型-表型关联”


纤毛是从各种细胞表面伸出的细胞器,具有感觉或运动功能。色素性视网膜炎GTP酶调节因子(RPGR)变异体影响光感受器感觉纤毛和气道运动纤毛,分别导致色素性视网膜炎(RP)和原发性纤毛运动障碍(PCD)。不是所有的患者都会发生PCD,目前还不清楚哪些RPGR变异使患者更容易发生PCD。

2026年3月31日,香港科技大学刘振、加拿大多伦多大学儿童医院Elise Heon、Sharon D Dell共同通讯在Journal of Clinical investigation(IF=13.6)在线发表题为Loss of RPGR disrupts motile cilia and causes primary ciliary dyskinesia by affecting F-actin dynamics的研究论文。该研究发现RPGR的丢失破坏了能动的纤毛,并通过影响F-肌动蛋白动力学引起原发性纤毛运动障碍。

纤毛是从细胞表面突出的高度保守的细胞器,对于48细胞感觉、信号或运动是必不可少的。根据纤毛的结构和是否跳动,纤毛通常可分为运动性纤毛和感觉性(初级)纤毛。活动纤毛沿呼吸道、室管膜和输卵管表面排列,同步搏动,并在气道粘膜纤毛清除、脑液循环和卵输送中发挥作用。

感觉纤毛是孤立的,几乎出现在所有细胞上,接受环境刺激并引发信号通路,如Hedgehog信号通路。光感受器外节是专门用于光传导的特殊感觉纤毛,是视觉的关键过程。

由于纤毛的功能、发育或维持缺陷引起的疾病统称为纤毛疾病。原发性纤毛运动障碍(PCD)是一种重要的活动性纤毛疾病,影响全球约1:7,500人。PCD的主要特征包括肺疾病,由于肺功能的进行性恶化,肺疾病可能危及生命。

色素性视网膜炎(RP)是一种遗传异质性疾病,其特征为光感受器退化,导致夜盲和视力丧失。RP的发病率在3000-4000分之一之间。RP与视觉通路相关的各种基因变体相关,已知与感觉纤毛相关的变体对RP有贡献。

Latrunculin A和Y27632治疗改善了RPGR KOMCC的纤毛运动障碍(图源自Journal of Clinical Investigation

在这里,研究人员利用2D类器官,超分辨率显微镜和活细胞成像来表征来自不同RPGR变体和CRISPR修饰的RPGR KO MCC患者的多纤毛细胞(MCC)。研究证明,具有RPGR变异体的MCC纤毛减少,纤毛变短,纤毛运动受损,或纤毛运动不协调,可能导致黏膜纤毛清除功能受损和肺部疾病。

此外,RPGR通过干扰F-肌动蛋白的动力学来调节活动纤毛,这一点可以从RPGR缺陷的MCC中未溶解的F-肌动蛋白网络得到证实,并且这些缺陷可以通过Latrunculin A或Y27632治疗得到改善。这项研究揭示了肌动蛋白途径的参与,这可能是操纵治疗RPGR-PCD。该研究为RPGR相关疾病开辟了新的研究途径,并为改善PCD诊断和患者管理提供了机会。

参考消息:https://www.jci.org/articles/view/193367


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